DE1272306B - Elektrische Verbundregelungs-Einrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

FOId

Deutsche Kl.: 14 c-17/02

Nummer: 1 272 306

Aktenzeichen: P 12 72 306.7-13 (G 29683)

Anmeldetag: 16. Mai 1960

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbundregelungs-Einrichtung für Dampfturbinen.

Als Verbundregelung (auch Gleichwertregelung, Mehrfachregelung, gekoppelte Regelung) bezeichnet man bekanntlich die bei Entnahmeturbinen und bei Zweidruckturbinen (Turbinen, denen außer dem Frischdampf auch Dampf aus einer zweiten Quelle bei konstant zu haltendem Druck zugeführt wird) übliche Regelung, bei der jede der zu regelnden Größen, also außer der Drehzahl auch der Ent- ίο nahmedruck bzw. der Druck des der Turbine zugeführten Zweitdampfes, jedes der Regelglieder, also außer dem Frischdampfventil auch das Überströmventil (bei Entnahmeturbinen) bzw. das Zweitdampfeinlaßventil betätigt, und zwar so betätigt, daß bei Änderung der einen Regelgröße die andere Regelgröße sich gleichbleibt, also bei Änderung der Leistung oder Drehzahl der Entnahmedampfdruck bzw. Zweitdampfdruck und bei Änderung der Entnahmedampfmenge bzw. Zweitdampfmenge die Leitung bzw. Drehzahl sich gleichbleibt. Dieser Verbund geschieht bei mechanischen und mechanisch-hydraulischen Einrichtungen durch einen Waagebalken und bei rein hydraulischen Einrichtungen durch eine wie jener Waagebalken wirkende gemeinsame Druckölleitung. Die mechanischen und die hydraulischen Einrichtungen sind ungenau und träge, nämlich die mechanischen infolge des losen Spiels und der Reibung in ihren Gelenken und infolge der großen Massen ihres Gestänges und die hydraulischen infolge der Reibung und Masse ihrer Flüssigkeit. Man strebt daher nach elektrischen Regelungseinrichtungen. Es ist schon eine elektrische Verbundregelungs-Einrichtung für Dampfturbinen bekanntgeworden, bei der man um der Freiheit der räumlichen Anordnung willen den Regler abseits von der Turbine — einer Entnahmeturbine — aufgestellt und die vom Drehzahlmesser und vom Entnahmedruckmesser zum Regler hin und die von diesem zu den Stellmotoren des Frischdampf- und des Überströmventils führenden Signalleitungen elektrisch gemacht hat; dort aber ist das Herz der Verbundeinrichtung, der Waagebalken, nach wie vor mechanisch. Die Erfindungsaufgabe ist daher, eine Verbundregelungs-Einrichtung zu schaffen, bei der nur der Drehzahlmesser und der Druckmesser sowie die Stellmotoren der Dampfventile mechanisch bzw. hydraulisch, aber alle übrigen Bauteile der Einrichtung elektrisch sind. Es gilt also in erster Linie, für den mechanischen Waagebalken einen elektrischen Ersatz zu finden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß sie Elektrische Verbundregelungs-Einrichtung

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
6000 Frankfurt, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

James Bartel Wagner, Lynnfield, Mass.;

Kenneth Orral Straney, Danvers, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 15. Mai 1959 (813 401)

in jedem der Regelkreise die dem Istwert der Regelgrößen proportionale Größe als Spannung bildet, zu dieser eine dem Sollwert der Regelgröße proportionale Spannung addiert (Addiernetzwerke) und zu der hieraus resultierenden Spannung eine dem Istwert der anderen Regelgröße proportionale Spannung addiert (Addiernetzwerke) und daß die hieraus resultierende Spannung den Stellmotor des dem Regelkreis zugehörigen Regelventils steuert.

Ein weiteres Problem tritt bei allen Verbundregelungen, mögen sie nun mechanisch oder hydraulisch oder elektrisch sein, auf: Wenn das Überströmventil (bei Entnahmeturbinen) oder das Zweitdampf einlaßventil (bei Zweidruckturbinen) eine seiner beiden Endstellungen, d. h. die ganz offene oder die ganz geschlossene Stellung, erreicht, würde, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, eine gewisse Unstetigkeit der Regelung eintreten, da die Regler plötzlich nicht mehr über die volle Zahl von Regelventilen verfügen, um die ihnen gestellte Aufgabe zu lösen; es würden nämlich auf gegebene Leistungsschwankungen größere Drehzahlabweichungen nötig sein, bis die Regelung das Gleichgewicht wiederhergestellt hat. Zur Abhilfe hat man bei Entnahmeturbinen mit mechanischer Regeleinrichtung den Waagebalken mit einem elastischen Knickgelenk und Anschlägen versehen, so daß er bei jenen Endstellungen des Überströmventils anschlägt und knickt und somit das Verhältnis zwischen Reglerhub

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und Ventilhub ändert; und bei hydraulischen Einrichtungen hat man durch zusätzliche Steuerkanten der Steuerschieber ähnliches erreicht. Auch die Erfindung sieht vor, dann, wenn das Überströmventil (bei Entnahmeturbinen) bzw. das Zweitdampfeinlaßventil (bei Zweidruckturbinen) irgendeine seiner Endstellungen erreicht, die Ansprechgeschwindigkeit des Drehzahlregelkreises zu erhöhen. Sie erreicht dies dadurch, daß in jedem Regelkreis ein einstellbarer

zahlsigndeinstellvorrichtung 530 zugeführt, die als einstellbarer Spannungsteiler ausgebildet ist.

Drehzahl und Leistung der Turbine sollen einstellbar sein. Deshalb ist eine Sollwertspannungsquelle in einer Leistungssollwerteinstellschaltung 560 vorgesehen. Die Spannungsquelle ist auf die positiven und negativen Werte einstellbar. Ein Teil dieser Sollwertspannung, der dem Sollwert der Drehzahl bzw. Leistung der Turbine entspricht, wird mit Hilfe der

Begrenzer, der die Verstellgeschwindigkeit des züge- io Leistungssollwerteinstellschaltung 560 gewählt. Der

hörigen Regelventils begrenzt, und im Drehzahlregelkreis ein Dämpfungsnetzwerk vorgesehen ist, das selbsttätig überbrückt wird, wenn das Regelventil des anderen Regelkreises irgendeine seiner Endlagen erreicht.

Wenn plötzlich eine hohe Störgröße auftritt, z. B. wenn die Turbine plötzlich entlastet wird, muß diese Störgröße möglichst schnell wieder ausgeregelt werden. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht,

zu wählende Wert kann automatisch oder von einem Rechner gesteuert werden. Das Drehzahlsignal aus der Vorrichtung 530 und die negative Ausgangsspannung der Schaltung 560 werden in einem Addiernetzwerk 541 algebraisch addiert. Wenn das Drehzahlsignal dem eingestellten Drehzahlsollwert der Turbine entspricht, gibt das Addiernetzwerk 541 kein Fehlersignal ab. Wenn dagegen die Drehzahl der Turbine vom eingestellten Sollwert abweicht, wird

daß der Grenzwert der Verstellgeschwindigkeit selbst- ao ein Fehlersignal im Addiernetzwerk 541 erzeugt und tätig aufgehoben wird, wenn die Regelabweichung über einen Trennverstärker 543 einem weiteren

Addiernetzwerk 546 zugeführt.

Wenn sich das Drucksignal ändert, muß vor allem die Stellung des Ventils 18, aber auch die Stellung des Ventils 20, wenn auch nur leicht, geändert werden. Deshalb wird dem Addiernetzwerk 546 auch ein Signal aus dem Druckregelkreis über eine Leitung 550 zugeführt. Das Addiernetzwerk 546 kombiniert das Fehlersignal aus dem Druckregelkreis (Leitung

Darin bedeuten 14 und 16 je eine der Stufen des ₃₀ 550) mit dem Fehlersignal aus dem Drehzahlregel-Hochdruckteils bzw. des Kondensationsteils (die kreis. Das kombinierte Fehlersignal wird dann über übrigen Stufen sind nicht gezeichnet), 18 das Frisch- ein Dämpfungsnetzwerk 650, z. B. einen Spannungsdampfventil, 20 das Überströmventil, 22 den Ent- teiler, einem Trennverstärker 653, dem ein Stabilinahmestutzen, 23 den Abdampfstutzen, 26 den Dreh- sierungsnetzwerk (nicht dargestellt) vorgeschaltet ist, zahlmesser (Fliehpendel) der mechanischen bekann- ₃₅ und einer später noch erläuterten Schaltung 680 zur ten Einrichtung, 28/30 das den Drehzahlmesser an- Veränderung der Drehzahlregelkreisverstärkung zutreibende Schneckengetriebe, 36 die zum Entnahme- geführt.

druckmesser 38 führende Dampfleitung, 40 den bei D_as Ausgangssignal des Verstärkers 653 wird

mechanischen Verbundregelungen üblichen Waage- einem Bewegungsbegrenzer 657 zugeführt, der vorbalken und 42/44 die Spindel des Frischdampf- bzw. ₄₀ zugsweise als Diodenbegrenzer ausgebildet ist. Der des Überströmventils; und es bezeichnen ferner 58 Zweck des Bewegungsbegrenzers 657 besteht darin,

(Fehlersignal) einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine Entnahmeturbine mit herkömmlicher, mechanischer Regelungseinrichtung,

F i g. 2 dieselbe Turbine, aber mit erfindungsgemäßer, elektrischer Regelungseinrichtung,

F i g. 3 das Blockdiagramm, dieser elektrischen Regelungseinrichtung.

den ebenfalls als Fliehpendel ausgebildeten Drehzahlmesser der erfindungsgemäßen elektrischen Einrichtung, 62 und 68 je einen Umformer, der die vom Drehzahlmesser bzw. Entnahmedruckmesser kommenden Meßgrößen in elektrische Signale umformt, und 400 die Gesamtheit des elektrischen Steuerungsnetzwerks, das über Servomechanismen (Nachlaufregeleinrichtungen) 76 und 78 die Ventile verstellt.

das Fehlersignal derart zu begrenzen, daß die Ruhestellung des Ventils 18 mit Sicherheit erreicht wird und die Geschwindigkeit der Bewegung des Ventils 18 in die Ruhestellung einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Das Signal aus dem Bewegungsbegrenzer 657 wird einem Addiernetzwerk 659 zugeführt, wo es mit einem von der Ausgangsgröße, nämlich der Stellung der Ventilspindel 42 abgeleiteten

In Fig. 3 sind links der Weg der Entnahmedruck- _5o Signal, das über die Leitung 670 zurückgeführt wird, signale (im folgenden kurz »Drucksignale« genannt) kombiniert wird. Jedes Fehlersignal aus dem Addierdurch die Entnahmedruckregeleinrichtung und rechts netzwerk 659 wird über ein Stabilisierungsnetzwerk der Weg der Drehzahlsignale durch die Drehzahl- 740 einem Servoverstärker 742 zugeführt. Dieser regeleinrichtung dargestellt. Servoverstärker 742 steuert ein elektrohydraulisches

Der Drehzahlumformer 62, der die durch die 55 Stellventil 744, das mit einer Flüssigkeit hohen Drucks Muffenstellung des Drehzahlmessers 58 gegebene aus einer Leitung 746 gespeist wird und einen Teil mechanische Drehzahlmeßgröße in ein elektrisches des Servomechanismus 76 darstellt. Das Ventil 744 Signal umformt, ist ein Differentialtransformator, steuert einen Servokolben 747, der mit der Ventildessen Eisenkern von der Muffe des Drehzahlmessers spindel 42 in Verbindung steht und somit die Stellung 58 verschoben und dessen Primärwicklung aus einer 60 des Frischdampfventils 18 steuert.
Hochfrequenzquelle 800 gespeist wird. Das in seiner Im folgenden wird die linke Seite der F i g. 3 beSekundärwicklung erzeugte, vom Drehzahlsignal trachtet, die die Druckregeleinrichtung darstellt. Der modulierte Signal wird über einen Bandpaßverstärker Druckumformer 68 wird ebenfalls mit dem Hoch-441 einem Demodulatorverstärker 443 zugeführt, frequenzträger aus der Hochfrequenzquelle 800 gedem ebenfalls der Hochfrequenzträger aus der Hoch- 65 speist. Das Ausgangssignal des Druckumformers 68 frequenzquelle 800 zugeführt wird, wobei das Dreh- stellt ein durch den Entnahmedruck moduliertes zahlsignal vom Träger getrennt und verstärkt wird. Signal dar, das einer Nullschaltung 402 zugeführt Vom Demodulatorverstärker 443 wird es einer Dreh- wird. Außerdem wird die Nullschaltung 402 über

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eine Schaltung 420 mit einstellbarem Übertragungs- Ventil 714 steuert einen Servokolben 717, der mit faktor aus der Hochfrequenzquelle 800 gespeist. Die der Ventilspindel 44 verbunden ist und dadurch die Nullschaltung 402 kombiniert die Eingangssignale Stellung des Überströmventils 20 steuert, und führt das modulierte Signal einem Bandpaßver- Der Begrenzer 604 ist vorzugsweise ein Diodenstärker 404 zu. Das verstärkte und modulierte Signal 5 begrenzer mit positiver und negativer Vorspannung wird einem Demodulatorverstärker 406 zugeführt, und dient zum Abschneiden sowohl der positiven als in dem es demoduliert wird. Da nur ein Teil dieses auch der negativen Spitzen eines Eingangssignals, so Drucksignals aus dem Demodulatorverstärker 406 daß sowohl die obere als auch die untere Dauersteldie nachfolgenden Schaltungen der Druckregelein- lung des Überströmventils 20 wie auch die Geschwinrichtung steuern soll, ist eine Drucksignaleinstellvor- io digkeit der Aufwärts- und Abwärtsbewegung dieses richtung 510 in Form eines einstellbaren Spannungs- Ventils voreingestellt werden können. Der Grenzwert teilers, mit dem das Drucksignal verringert werden für die obere Dauerstellung des Überströmventils 20 kann, vorgesehen. Ferner ist eine Vorrichtung 514 wie auch die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung zur Einstellung des Übertragungsfaktors vorgesehen, kann am Abgriff eines Potentiometers eingestellt mit dem das Drucksignal über die vorerwähnte Lei- 15 werden, mit dessen Hilfe ein beliebiger Teil einer tung 550 dem Addiernetzwerk 546 in der Drehzahl- Spannung aus einer Quelle 570 abgenommen werden regeleinrichtung zugeführt wird. Das Signal auf der kann. Ein positiver Teil der Spannung, der durch Leitung 550 kompensiert die Bewegung des Ventils den Abgriff abgenommen wird, wird dem Dioden-18, wenn das Ventil 20 auf Grund einer Druckände- begrenzer 604 zugeführt, um die obere Dauerstellung rung im Entnahmedampfstutzen 22 betätigt wird. 20 des Ventils 20 wie auch die Geschwindigkeit der Auf-Der Ausgang der Drucksignaleinstellvorrichtung wärtsbewegung voreinzustellen. Entsprechend wird 510 ist ebenfalls mit einem Addiernetzwerk 517 ver- ein negativer Teil der Spannung dem Begrenzer 604 bunden. In diesem Addiernetzwerk 517 wird das zugeführt, um den unteren Dauerzustand des Über-Drucksignal mit einem Sollwertsignal verglichen, das Strömventils 20 und die Geschwindigkeit der Abvon einer Drucksollwerteinstellschaltung 518 geliefert 25 wärtsbewegung voreinzustellen, wird. Das Drucksollwertsignal kann mit Hilfe der Um die Turbine und die zugehörigen Teile zu Schaltung 518 durch einen Rechner gesteuert werden. schützen, ist es erwünscht, die Ansprechgeschwindig-Das Drucksollwertsignal bestimmt den Druck, der im keit der Drehzahlregeleinrichtung zu erhöhen, wenn Entnahmestutzen 22 aufrechterhalten werden soll. das Überströmventil 20 die Grenze der Bewegung in Das Drucksollwertsignal wird dem Addiernetzwerk 30 einer der beiden Richtungen erreicht. Dies wird durch 517 als zweites Eingangssignal mit negativem Vor- eine Schaltung 680 zur Veränderung der Verstärkung zeichen zugeführt. Dieses Addiernetzwerk 517 addiert der Drehzahlregeleinrichtung erreicht (F i g. 3). Dieser die beiden Signale algebraisch. Wenn das Drucksignal Schaltung 680 werden über Leitungen 625 und 627 gleich dem Drucksollwertsignal ist, erscheint kein Spannungen zugeführt, die den Vorspannungen des Fehlersignal am Ausgang des Addiernetzwerks 517. 35 Begrenzers 604 entsprechen. In entsprechender Weise Wenn die beiden Signale jedoch ungleich sind, er- werden auch die eingestellten Grenzwerte für die Gescheint ein Fehlersignal am Ausgang des Addiernetz- schwindigkeit der Aufwärts- und Abwärtsbewegung werks 517. des Überströmventils 20 aus dem Begrenzer 604 der Dieses Fehlersignal wird über einen Trennverstär- Schaltung 680 zugeführt. Die Schaltung 680 weist ker 522 einem Addiernetzwerk 524 zugeführt. Als 40 ferner zwei Differentialverstärker auf, deren einem zweites Eingangssignal des Addiernetzwerks 524 die den oberen Grenzwert bestimmende Spannung dient das Drehzahlsignal vom Ausgang der Drehzahl- über die Leitung 625 und deren anderem die den Signaleinstellvorrichtung 530, das über die Leitung unteren Grenzwert bestimmende Spannung über die 540 geführt wird und der Bewegung des Ventils 20 Leitung 627 zugeführt wird. Außerdem wird beiden entgegenwirkt, wenn das Ventil 18 von der Drehzahl- 45 Verstärkern eine von der Stellung des Ventils 20 abregeleinrichtung verstellt wird. hängige Spannung über die Leitung 613 zugeführt. Das kombinierte Fehlersignal aus dem Addiernetz- Wenn die Differenz zwischen den Eingangsspannunwerk 524 wird vorzugsweise über ein Stabilisiernetz- gen eines der Differentialverstärker Null wird oder werk (nicht dargestellt) und einen Trennverstärker einen vorbestimmten Wert unterschreitet, was be-602 einem Bewegungsbegrenzer 604, z. B. einem 50 deutet, daß das Überströmventil 20 die eine oder Diodenbegrenzer, zugeführt. Der Zweck des Bewe- andere Grenze seiner Bewegung erreicht hat (d. h. gungsbegrenzers 604 besteht darin, das Fehlersignal seine voll geöffnete oder voll geschlossene Stellung), so zu begrenzen, daß die Dauerstellung des Ventils wird vom betreffenden Differentialverstärker ein Si-20 mit Sicherheit zwangläufig erreicht wird und die gnal über die Leitung 640 abgegeben, das ein Relais Geschwindigkeit der Bewegung des Ventils 20 in 55 erregt, dessen Kontakte geschlossen werden und dadiese Dauerstellung einen vorbestimmten Wert nicht durch das Dämpfungsnetzwerk 650 in der Drehzahlüberschreitet, regeleinrichtung überbrücken. Dies hat zur Folge, Das Ausgangssignal des Bewegungsbegrenzers 604 daß dem Trennverstärker 653 das volle Ausgangswird einem Addiernetzwerk 606 zugeführt, in dem es signal des Addiernetzwerks 546 zugeführt wird. Damit einem vom Ausgang des Servomechanismus 78 60 durch wird die Verstärkung der Drehzahlregeleinzurückgeführten Signal kombiniert wird. Das Fehler- richtung vergrößert und durch die demzufolge höhere signal aus dem Addiernetzwerk 606 wird über ein Ansprechgeschwindigkeit des Frischdampfventils 18 Stabilisiernetzwerk 710 einem Servoverstärker 712 die Tatsache kompensiert, daß keine zusätzliche Bezugeführt. Der Servoverstärker 712 steuert ein wegung des Überströmventils 20 erfolgen kann, elektrohydraulisches Stellventil 714, das einen Teil 65 Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Grendes Servomechanismus 78 bildet. Eine Flüssigkeit zen der Bewegungsgeschwindigkeit des Überströmhohens Druckes wird aus einer nicht dargestellten ventils 18 zu verändern, wenn das Drehzahlfehler-Speisequelle über eine Leitung 716 zugeführt. Das signal einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies

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würde dann der Fall sein, wenn beispielsweise ein signal des Drehzahlumformers 62 steigt an, wird im plötzlicher Lastabfall an der Welle 24 der Turbine Verstärker 441 verstärkt und vom Demodulatorveräuftritt. Deshalb ist eine Schaltung 690 zur Aufhe- stärker 443 demoduliert. Ein Teil des demodulierten bung der Geschwindigkeitsbegrenzung mit der positiven Signals wird dem Addiernetzwerk 541 aus Leistungssollwerteinstellschaltung560 und mit dem 5 der DrehzahlsignaleinstellvorrichtungSSO zugeführt Ausgang des Addiernetzwerks 541 verbunden. In die- und gleichzeitig über die Leitung 540 in die Druckser Schaltung 690 wird das vom Addiernetzwerk 541 regeleinrichtung gegeben, wodurch auch das Übergelieferte Fehlersignal mit einer in der Schaltung 560 Strömventil 20 beeinflußt wird, an einem Potentiometer einstellbaren Spannung ver- Das positive Fehlersignal aus dem Addiernetzwerk

glichen, und wenn das Fehlersignal die eingestellte io 541 wird über den Trennverstärker 543 zum Addier-Spannung überschreitet, wird über einen Verstärker netzwerk 546 geführt. Wenn sich der Druck im Entein Relais ausgelöst, dessen Kontakte die an Potentio- nahmedampfstutzen 22 ändert, wird dem Addiernetzmetern im Bewegungsbegrenzer 657 eingestellten werk 546 auch ein Teil des Drucksignals über die Grenzwertspannungen auf höhere Werte umschalten. Leitung 550 zugeführt.

Die Bewegungsbegrenzer 657 und 604 können 15 Das resultierende Ausgangssignal des Addiernetzmehrfach vorgespannte Diodenwiderstandsaddier- werks 546 wird durch das Dämpfungsnetzwerk 650 netze sein, die es gestatten, die Verstärkungsände- abgeschwächt und dem Verstärker 653 zugeführt, rangen zu wählen, die sich durch die Schaltung 680 Liegt das Drehzahlfehlersignal nicht über dem vorin der Drehzahlregeleinrichtung erzielen lassen. bestimmten Wert, dann wird es im Diodenbegrenzer Ferner lassen sich durch diese Netze Begrenzungs- 20 657 begrenzt und dann über das Addiernetzwerk 659 Wirkungen erzielen, wenn die Eingangsspannungen und das Stabilisiernetzwerk 740 dem Verstärker 742 verschiedene Werte erreichen. An beiden Grenzen zugeführt. Das Signal aus dem Verstärker 742 wird der Bewegung des Überströmventils 20 können durch den Servomechanismus 76 so umgewandelt, gleiche Verstärkungsänderungen (Steigungen der daß es das Frischdampfventil 18 weiterschließt, wo-Kennlinie) vorgesehen sein. Für den Fall, daß un- 25 durch die Frischdampfzufuhr vermindert wird, gleiche Verstärkungsänderungen am oberen und Wenn sich das Ventil 18 weiterschließt, steigt die

unteren Ende der Übertragungskennlinie erwünscht über die Leitung 670 ins Addiernetzwerk 659 zurücksind, können getrennte Spannungsteilerschaltungen geführte Spannung und verringert das Fehlersignal, für die positiven und negativen Grenzwerte (oder die das in das Stabilisiernetzwerk 740 eingeführt wird, voll geöffneten und voll geschlossenen Stellungen) an 30 so lange, bis es Null ist. In diesem Augenblick hat Stelle von einem gemeinsamen Spannungsteilernetz- das Ventil 18 die neue Stellung in Richtung der vollwerk vorgesehen sein. geschlossenen Stellung erreicht.

Wenn die Kennlinie der Ventile 18 und 20, z. B. Gleichzeitig wird das Drehzahlfehlersignal über die

die Abhängigkeit der die Ventile durchströmenden Leitung 540 der Druckregeleinrichtung zugeführt und Frischdampfmenge vom Ventilspindelweg, nicht 35 verstellt die Lage des Überströmventils 20 derart, daß linear ist, dann läßt sich dies dadurch kompensieren, dadurch der Einfluß der Verstellung des Frischdaß man die Abhängigkeit der über die Leitungen dampfventils 18 auf den Druck im Entnahmestutzen 613 und 670 zurückgeführten Signale vom Ventil- 22 kompensiert wird. Vorzugsweise sind die Schalspindelweg ebenfalls nicht linear, und zwar komple- tungen so ausgelegt, daß die Bewegung des Frischmentär dazu ausbildet. Dies hat zur Folge, daß die 40 dampfventils 18 kein Druckfehlersignal aus dem Kreisverstärkung des Servomechanismus weitgehend Druckumformer 68 hervorruft. Entsprechend ändert linear wird. Eine gleichmäßigere Servomechanismus- sich der Entnahmedruck nicht, und es erfolgt keine Kreisverstärkung ergibt die Möglichkeit, mit einer Pendelung des Entnahmedrucks in einen neuen höheren mittleren Kreisverstärkung zu arbeiten. Da- stationären Zustand. Bei Erhöhung der Belastung durch wird wiederum eine größere Regelgenauigkeit 45 wird die Drehzahl vermindert und die Wirkung der erzielt. Ventile 18 und 20 entgegengesetzt, was sich aus der

Im folgenden sei die Arbeitsweise der Regelein- vorhergehenden Beschreibung entnehmen läßt, richtung in Abhängigkeit von den angegebenen Ab- Nun sei die Änderung der Betriebsbedingung nach

weichungen von normalen Betriebsbedingungen er- Fall 2 betrachtet. Wenn plötzlich starke Entlastung läutert: 50 der Turbinenwelle auftritt, was z. B. bei Wegnahme

Fall 1: Belastungsänderung an der Turbinenwelle, der gesamten Belastung der Fall ist, tritt die Schaldadurch Änderung der Drehzahl der Welle. tung 690 zur Aufhebung der Drehzahlbegrenzung in

Fall 2: Plötzlicher Lastabf all an der Turbinenwelle, Tätigkeit. Durch die plötzliche Entlastung erhöht plötzliches Anwachsen der Drehzahl; Schaltung 690 sich die Drehzahl der Turbinenwelle, wodurch das zur Aufhebung der Geschwindigkeitsbegrenzung be- 55 Drehzahlsignal wesentlich über dasjenige Drehzahlwirkt eine raschere Bewegung des Frischdampf- signal erhöht wird, das sich einstellt, wenn die Turventils 18. binenwelle mit der an der Leistungssollwerteinstell-

FaIl 3: Änderung der Entnahmedampfmenge, da- schaltung 560 eingestellten Solldrehzahl läuft. Das durch Änderung des Drucks im Entnahmedampf- erhöhte Drehzahlsignal wird verstärkt, demoduliert stutzen 22. 60 und dann der DrehzahlsignaleinstellvorrichtungSSO

Fall 4: Bewegung des Überströmventils 20 ent- zugeführt. Ein Teil dieses Signals wird wieder über weder in die voll geschlossene oder die voll geöffnete die Leitung 540 der Druckregeleinrichtung zugeführt, Stellung, dadurch Erhöhung der Verstärkung in der so daß das Überströmventil 20 im schließenden Sinn Drehzahlregeleinrichtung. verstellt wird und der Druck im Entnahmestutzen 22

Als erstes sei die Betriebsbedingung nach Fall 1 65 konstant bleibt.

betrachtet und angenommen, daß eine Abnahme der Das Signal aus der Drehzahlsignaleinstellvorrich-

Belastung an der Turbinenwelle erfolgt. Dann nimmt tung 530 wird auch dem Addiernetzwerk 541 zugedie Drehzahl der Welle 24 zu, und das Ausgangs- führt, und dessen Ausgangssignal, das Drehzahlfehler-

signal, wird sowohl dem Verstärker 543 als auch der Schaltung 690 zugeführt. Diese Schaltung 690 hebt die Begrenzungswirkung des Begrenzers 657 wieder auf, z. B. durch Änderung der Vorspannung an den Dioden. Infolgedessen wird das hohe Fehlersignal, das einem plötzlichen Lastabfall entspricht, durch die Drehzahlregeleinrichtung geführt, ohne daß Teile davon abgeschnitten werden, so daß das Frischdampfventil 18 mit einer über der Normalgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit weiter geschlossen wird. Diese raschere Verstellung des Frischdampfventils 18 dient zum Schutz der Turbine und ihrer zugehörigen Einrichtungen vor Schaden, die bei Überdrehzahlen auftreten können.

Nun sei auf die Änderung der Betriebsbedingungen nach Fall 3 eingegangen. Angenommen, die entnommene Dampfmenge wächst an, dann nimmt der Druck im Stutzen 22 ab. Dies ergibt eine Erhöhung der Amplitude des Signals, das vom Druckumformer 68 erzeugt wird. Das Signal wird in der Nullschaltung 402 abgeglichen und dann im Demodulatorverstärker 406 demoduliert. Ein Teil dieses Signals tritt am Ausgang der Drucksignaleinstellvorrichtung 510 auf und wird dann sowohl dem Addiernetzwerk 517 als auch der Vorrichtung 514 zugeführt. Diese Vorrichtung514 überträgt nun einen Teil der zugeführten Spannung über die Leitung 550 in das Addiernetzwerk 546. Das dem Addiernetzwerk 546 zugeführte Drehzahlfehlersignal ist, da noch keine wesentliche Drehzahlregelabweichung vorliegt, nahezu Null und kann daher das Frischdampfventil 18 nicht weiter öffnen, wie es bei Fall 3 erforderlich ist. Statt dessen bewirkt das dem Addiemetzwerk 546 über die Leitung 550 zugeführte Signal, daß der Servomechanismus 76 das Frischdampfventil 18 weiter öffnet.

Das dem Addiernetzwerk 517 zugeführte Drucksignal wird im Verstärker 522 verstärkt und dann im Addiernetzwerk 524 mit dem aus der Drehzahlregeleinrichtung über die Leitung 540 zugeführten Teil des Drehzahlsignals kombiniert. Das resultierende Fehlersignal wird dem Verstärker 602 zugeführt und dann im Begrenzer 604 begrenzt. Dadurch ist gewährleistet, daß der Servomechanismus 78 eine Schließbewegung des Überströmventils 20 mit normaler Geschwindigkeit bewirkt. Insbesondere hat die Schließbewegung des Überströmventils 20 eine Erhöhung des Drucks in der Turbine zwischen den Stufen 14 und 16 zur Folge, wodurch auch der Dampfdruck im Stutzen 22 vergrößert wird.

Wenn sich das Überströmventil 20 in Schließlichtung bewegt, wird ein Rückkopplungssignal über die Leitung 613 auf das Addiemetzwerk 606 gegeben. Hieraus ergibt sich, daß das Überströmventil 20 mit Normalgeschwindigkeit in die gewünschte Betriebsstellung gebracht wird, wodurch der Druck im Ent- nahmestutzen 22 konstant gehalten wird.

Wenn der Entnahmedampfbedarf geringer wird, ergibt sich eine entgegengesetzte Wirkung.

Schließlich sei Fall 4 betrachtet, bei dem der Entnahmebedarf so groß wird, daß das Überströmventil vollständig geschlossen wird. Im entgegengesetzten Fall wird der Entnahmedampfbedarf so gering, daß das Überströmventil 20 voll geöffnet wird. In beiden Fällen wird die Verstärkung der Drehzahlregeleinrichtung durch die Schaltung 680 erhöht, so daß die Verstellgeschwindigkeit des Frischdampfventils 18 über die normale Geschwindigkeit hinaus erhöht wird. Wenn das Druckfehlersignal so groß ist, daß das Rückkopplungssignal auf der Leitung 613 den in der Schaltung 680 eingestellten Grenzwert übersteigt, wird das Dämpfungsnetzwerk 650 von der Schaltung überbrückt, so daß das volle Fehlersignal aus dem Addiemetzwerk 546 zur Wirkung kommt bzw. die Verstärkung in der Drehzahleinrichtung erhöht wird. Daraus ergibt sich eine schnellere Betätigung der Frischdampf ventile 18 als im Normalbetrieb. Auch das Drucksignal aus der Druckregeleinrichtung wirkt sich durch das Überbrücken der Dämpfungsschaltung 650 stärker im Drehzahlregelkreis aus.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Verbundregelungs-Einrichtung für Dampfturbinen, bei der für jede der Regelgrößen eine dem Istwert der Regelgröße proportionale elektrische Größe gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie in jedem der Regelkreise die dem Istwert der Regelgrößen proportionale Größe als Spannung bildet, zu dieser eine dem Sollwert der Regelgröße proportionale Spannung addiert (Addiernetzwerke 517, 541) und zu der hieraus resultierenden Spannung eine dem Istweit der anderen Regelgröße proportionale Spannung addiert (Addiernetzwerke 524, 546) und daß die hieraus resultierende Spannung den Stellmotor des dem Regelkreis zugehörigen Regelventils steuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Regelkreis ein einstellbarer Begrenzer (604, 657), der die Verstellgeschwindigkeit des zugehörigen Regelventils (18, 20) begrenzt, und im Drehzahlregelkreis ein Dämpfungsnetzwerk (650) vorgesehen ist, das selbsttätig überbrückt wird, wenn das Regelventil des anderen Regelkreises irgendeine seiner Endlagen erreicht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert der Verstellgeschwindigkeit selbsttätig aufgehoben wird, wenn die Regelabweichung (Fehlersignal) einen vorgegebenen Wert überschreitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 631 642, 617 094;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 033 033;

Buch von Zickmann, »Die Dampfturbinen«, 1955, S. 426, 427, 443;

Buch von Kraft, »Die Dampfturbine im Betrieb«, 1952, S. 116 und 117;

Buch von S t ο d ο 1 a, »Dampf- und Gasturbinen«, 1924, S. 696, 697, 715, 716.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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